Мозг и его «Я». Кто мы? Откуда мы? Куда мы идем? - Татьяна Владимировна Черниговская

Участник 2: У вас очень толковая теоретическая, аксиоматическая постановка задачи. Но у меня вопрос: можете ли вы сказать, что в мозге устроено так – что этой структурой, этой аксиоматикой вы повторяете? То есть я не услышал самого главного: какое это отношение имеет к мозгу?

К.А.: Может быть, я должен пояснить это другими словами. Например, если у вас есть гиперсеть, которая состоит из уровня N и уровня N+1, то узлы в опорной сети N, то есть отдельные нейроны, соотносятся определенным образом – группы из распределенных узлов на уровне N образуют вершины на уровне N+1.

Т.Ч.: А это физические процессы?

К.А.: Нет, это не физические процессы, а реляционные отношения – кооперация этих узлов на уровне N по достижению результата нового качества на уровне N+1. Я здесь хочу другую вещь сказать. Есть рассеянная в мозге кооперативная группа клеток – ког, она может охватывать большую территорию. И другая группа тоже охватывает большую и перекрывающуюся территорию. Это как два облака частиц, одно внутри другого, но при этом на уровне N+1 они каузально взаимодействуют друг с другом, одно способно «толкнуть» другое.

Т.Ч.: А эти облака – пересекающееся множество?

К.А.: Да, и в этом большая сложность понимания таких гиперсимплексов. Я однажды рассказывал об этом на симпозиуме, где председателем был известный физик-теоретик, нобелевский лауреат. Так вот он сказал – вы рассказываете о взаимодействии таких групп и приводите аналогию с группами людей, государствами, но между государствами есть границы, поэтому два государства и могут взаимодействовать. В этом он увидел противоречие с изложенной мной моделью гиперсети. Нет противоречий: группа 1 может быть «вложена» в группу 2 – занимать одни и те же структуры мозга и пересекаться на уровне N, но при этом каузально взаимодействовать как две вершины на уровне N+1.

Т.Ч.: А он ошибается, потому что я одновременно в сети, которая ходит в парикмахерскую, и в сети, которая ходит в университет, – это разные сети.

К.А.: У меня есть предположительное объяснение, как реализуются такие каузальные эффекты. Ответ заключается в том, что в случае живого бодрствующего мозга мы имеем дело не с пассивной тканью, в которой можно проследить распространение возбуждения, а с постоянно активной тканью, постоянно находящейся в некотором состоянии активности. В такой ткани глобальные процессы – это не переход возбуждения из одного начального места в другое, а динамические взаимодействия между группами элементов, каждая из которых на фоне постоянной текущей активности синхронизуется с миллисекундным сдвигом относительно другой. И этот краткий сдвиг в одной синхронной группе дает вам образ зебры, а в другой – забора.

Т.Ч.: Значит надо скорость иначе считать?

Участник 2: Нет, в этот раз я с вами не согласен, потому что если мы возьмем процессы, связанные с молекулами, атомами, то они должны легко моделироваться физикой, и как раз скорость распространения вот такая, какая она есть, она не складывается.

К.А.: Моделировать, но не линейно. Возьмите, например, работы Вольфа Зингера, рассматривающие появление или непоявление некоторого когнитивного состояния на фоне постоянной активности сети как вопрос сдвигов в осциллирующих популяциях нейронов. Феноменологически мы при этом видим парадоксальную с точки зрения линейной логики картину – активацию с нулевой синаптической задержкой. Есть многие специалисты, которые занимаются нелинейной динамикой в этих системах.

Участник 2: Последний вопрос у меня такой: какие конкретные, фундаментально новые данные были получены с помощью этих методов?

К.А.: Тут надо сказать, что на первом этапе мы занимались именно разработкой новых методов. И мои сотрудники нетерпеливо говорили: «Ну что мы занимаемся методами? Давайте будем ставить конкретные научные эксперименты». По этому поводу у нас было довольно много баталий. Но моя позиция была в этом отношении достаточно твердой – старыми методами мы можем решать задачи вчерашнего дня, а нам нужно решать задачи сегодняшнего. Теперь у нас есть эти необходимые методы.

Участник 2: Я здесь с вами полностью согласен – методы не менее важны, чем эксперименты.

К.А.: Теперь о новых данных, которые были получены благодаря этим методам. По вспышке экспрессии немедленных ранних генов в нейронах мы получили возможность картировать следы памяти – ее локализацию в мозге. И нам удалось при этом найти и следы потерянной памяти – той, которая по поведенческим критериям считается исчезнувшей. Мы обнаружили, что мозг животного, у которого память была фармакологически разрушена, реагирует экспрессией немедленных ранних генов на стимулы, присутствовавшие в момент обучения, совсем не так, как мозг необученного животного. Это помогло нам установить, что происходит с таким скрытым следом памяти, когда мы действуем на мозг напоминающими воздействиями. Оказалось, что если достроить эту сеть, то поведенческая память начинает восстанавливаться.

Т.Ч.: У меня вопрос: какая математика в мозгу? Это же не отдельные элементы, там математика, а там мозг. Мозг – часть мира.

Участник 2: Недавно у меня был разговор с очень крупным математиком, и он признает, что у нас сейчас нет математики для описания мозга. То, что у нас есть, – это либо математика квантовой механики, которая не очень подходит, потому что и в классической механике, и в квантовой частицы неразличимы.

К.А.: Я думаю, что математический аппарат, способный описать когнитом, то есть разумный мозг, – это не теория сетей. По определению сеть состоит из попарно связанных элементов. А в нервной системе взаимодействие элементов не формализуется попарными связями. Поэтому сейчас математики и физики-теоретики, работающие с мозгом, начинают все чаще использовать концепцию гиперграфов, где ребром является группа одновременно связанных вершин. Однако я думаю, что наиболее подходящий аппарат дает алгебраическая топология. Когнитивные комплексы мозга, скорее всего, должны быть описаны языком геометрии.

Т.Ч.: И последний вопрос задам: как вы думаете, вот эта вся история разрубает узел психофизический/психофизиологический?

К.А.: Да, я считаю, что она решает этот вопрос. Общий смысл решения в том, что у уровней организации материи, на которых разумная система начинает взаимодействовать с другими объектами, появляются новые структуры, новые свойства. Нейронная гиперсеть – именно такая новая структура. А субъективный опыт является ее новым свойством.

Еще одно важное следствие теории – эти новые уровни не появляются в виде надстройки над существующими, они возникают как глубокая перестройка нижележащих.

Участник 3: Вам вообще такие исследования на человеке нужны? Если да, то для чего? Методология исследования на животных у вас есть, и она очень хорошо разработана, а вот на людях…

К.А.: Мы даже и у животного изучаем гиперсетевой мозг пока настолько поверхностно, что это напоминает попытки играть на органе с закрытыми глазами и завязанными руками. Мы все еще не можем видеть активность